【计算机网络篇】计算机网络概述

本文主要介绍计算机网络第一章节的内容，文中的内容是我认为的重点内容，并非所有。参考的教材是谢希仁老师编著的《计算机网络》第8版。跟学视频课为河南科技大学郑瑞娟老师所讲计网。

文章目录

🎯一.计算机网络的组成 

✨主要内容

1.边缘部分

2.核心部分

✨跟练习题

🎯二.计算机网络的分类 

🎯三.计算机网络的性能指标

✨主要内容

✨跟练习题

🎯四.计算机网络体系结构

✨主要内容

1.协议与划分层次

2.计算机网络的体系结构

 3.TCP/IP模型

4.具有五层协议的体系结构

✨跟练习题

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🎯一.计算机网络的组成 

✨主要内容

互联网的拓扑结构虽然非常复杂，并在地理上覆盖了全球，但从其工作方式上看，可以划分为以下两大块:

1.边缘部分

由所有连接在互联网上的主机组成。这部分是用户直接使用的，用来进行通信和资源共享。

1.1.1主要功能：通信和共享

2.核心部分

由大量网络和连接这些网络的路由器组成。这部分是为边缘部分提供服务的（提供连通性和交换）。

1.2.1主要功能：连通性

1.2.2在网络核心部分起特殊作用的是路由器：分组交换

1.2.3三类交换方式：分组交换，电路交换，报文交换

✨跟练习题

1.世界上很多国家都相继组建了自己国家的公用数据网，现有的公用数据网大多采用分组交换方式。

2.电话交换系统采用的是电路交换。

3.目前网络应用系统采用的主要模型是客服/服务器计算模型。

4.路由器是实现分组交换的关键构件，其任务是转发收到的分组，这是网络核心部分最重要的功能。 对

5.接入网既不属于因特网的核心部分，也不属于因特网的边缘部分。 对

🎯二.计算机网络的分类 

1.作用范围：广域网，局域网，城域网，个人区域网。

2.从网络的使用者进行分类：公用网，专用网。

🎯三.计算机网络的性能指标

✨主要内容

1.比特（bit）是计算机中数据量的单位，也是信息论中使用的信息量的单位

注意：一个字节=8比特，一个比特就是二进制数字中的1或0。

2.速率即数据率(data rate)或比特率(bit rate) ：发送数据的速率。是计算机网络中最重要的一个性能指标。速率的单位是 b/s，或kb/s, Mb/s, Gb/s 等。

3.“带宽”(bandwidth)本意是指信号具有的频带宽度，单位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）。

这里是数字信道所能传送的“最高数据率” ，单位是“比特每秒”，或 b/s (bit/s)。

注意：在计算机界，K = 2¹⁰= 1024， M = 2²⁰， G = 2³⁰ ，T = 2⁴⁰

4.传输时延（发送时延 ）：发送数据时，数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间。 即从发送数据帧的第一个比特算起，到该帧的最后一个比特发送完毕所需的时间。

例：需传送1M字节的数据，在带宽为100M的网络里传送，1MB*8/100Mbps=80ms

 5.传播时延: 电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。200000Km/s 信号传输速率（即发送速率）和信号在信道上的传播速率是完全不同的概念。

例：假设传播距离是1000km,传播时延=1000km/200000km/s=5ms

6.总时延 = 排队时延+处理时延+发送时延+传播时延

7.信道利用率：信道有百分之几的时间是被利用的（有数据通过），空闲信道的利用率为零。

例：(1)如果在20分钟内没有使用手机，那么这20分钟内的信道利用率为0

(2)如果在200分钟内有20分钟用手机工作，那么信道利用率为20/200=0.1

✨跟练习题

1.应用层想要传输长度为200字节的数据，经过网络传输时，需要加上20字节的TCP首部，20字节的IP首部，最后加上数据链路层18字节的首部和尾部，数据的传输效率是多少？ 如果应用层传输1000字节的数据，此时的数据传输效率是多少？

注意：应用层传输效率的计算公式为：传输数据长度占总产度的比例。

200/(20+20+18)=77%

1000/(20+20+18+1000)=94.52%

2.时延是网络性能的重要指标，包括发送时延、______、处理时延。

传播时延

🎯四.计算机网络体系结构

✨主要内容

1.协议与划分层次

(1)网络协议，简称为协议，是为进行网络中的数据交换而建立的规则，标准或约定。

(2)网络协议主要由以下三要素组成：

语法，即数据与控制信息的结构和格式

语义，即需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应

同步，即事件实现顺序的详细说明

(3)我们把计算机网络划分了层次，相应的层之间进行交换的时候，需要有一定的格式，这种格式就是网络协议，协议本质上就是层与层之间沟通的语言。

2.计算机网络的体系结构

(1)计算机网络的体系结构是计算机网络的各层及其协议的集合。

(2)体系结构就是这个计算机网络及其部件所完成的功能的精确定义。

(3)体系结构是抽象的，而实现是具体的，是真正在运行的计算机的硬件和软件。

(4).接口：同一系统中相邻两层的实体进行交互的地方

（可以理解为下层向上层提供的一个函数）

(5).服务：为保证上层对等体之间能相互通信，下层向上层提供的功能。

(6).实体：表示任何可发送或接收信息的硬件和软件进程。

注意：

本层的服务用户只能看见服务而无法看见下面的协议，

下面的协议对上面的服务用户是透明的。

协议是水平的，即协议是控制对等实体之间通信的规则。

服务是垂直的，即服务是由下层向上层通过层间接口提供的。

 3.TCP/IP模型

TCP/IP模型是一种四层网络模型，包括应用层、传输层、网络层和网络接口层。与OSI七层模型相对应: 
（1）应用层:对应OSI模型的应用层、表示层和会话层。 
（2）传输层:应OSI模型的传输层。

（3）网络层:对应OS模型的网络层。 

（4）网络接口层:对应OS/模型的数据链路层和物理层。

 

4.具有五层协议的体系结构

 

1. 物理层（Physical Layer）
作用：物理层负责在物理媒介上实现原始比特流的传输。它定义了网络设备之间的物理连接、电气特性、数据传输速率、信号形式等。

2. 数据链路层（Data Link Layer）
作用：数据链路层负责在相邻的网络节点之间传输数据帧。它在物理层提供的服务基础上，通过差错控制和流量控制机制，确保数据的可靠传输。

3. 网络层（Network Layer）
作用：网络层负责在多个网络之间进行数据包的传输和路由选择。它定义了数据包从源到目的地的路径选择，以及数据包的寻址和路由。

4. 传输层（Transport Layer）
作用：传输层负责为应用程序提供端到端的数据传输服务。它确保数据的完整性、顺序和可靠性。传输层协议可以提供面向连接的服务（如TCP）或无连接的服务（如UDP）。
注意：传输层是真正的从源到目标的‘端到端’的层。

5. 应用层（Application Layer）
作用：应用层是最接近用户的一层，它为应用软件提供网络服务。应用层定义了用于应用程序的网络交互协议和方法，如文件传输、电子邮件、网页浏览等。

✨跟练习题

1.TCP/IP的网络接口层对应OSI的______。

物理层和数据链路层

2.协议是（  ）之间进行通信的规则或约定。

不同节点对等实体

3.网络协议主要要素为（ ）。

语法，语义，同步

4.TCP/IP协议是Internet中计算机之间通信所必须共同遵循的一种（  ）。

通信协议